TWI622754B - Three-dimensional measuring device - Google Patents

Three-dimensional measuring device Download PDF

Info

Publication number
TWI622754B
TWI622754B TW105130280A TW105130280A TWI622754B TW I622754 B TWI622754 B TW I622754B TW 105130280 A TW105130280 A TW 105130280A TW 105130280 A TW105130280 A TW 105130280A TW I622754 B TWI622754 B TW I622754B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
imaging
measurement
predetermined
light
predetermined area
Prior art date
Application number
TW105130280A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201741620A (zh
Inventor
Tsuyoshi Ohyama
Norihiko Sakaida
Ikuo Futamura
Original Assignee
Ckd Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ckd Corp filed Critical Ckd Corp
Publication of TW201741620A publication Critical patent/TW201741620A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI622754B publication Critical patent/TWI622754B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/521—Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N2021/95638—Inspecting patterns on the surface of objects for PCB's

Abstract

本發明的目的在於提供能夠在進行三維測量時謀求測量精度的提升等的三維測量裝置。
本發明的基板檢查裝置10係具備：輸送機13，係移動印刷基板1；照明裝置14，係對印刷基板1照射預定的光；及攝像機15，係對受到該光照射的印刷基板1進行攝像。攝像機15係具備：設置為能夠沿上下方向移位的攝像元件、及令印刷基板1的像成像於該攝像元件的兩側遠心光學系統。此外，在進行以三維測量為目的的印刷基板1的預定區域的攝像的前階段，進行該預定區域的高度測量等，並且根據該結果進行攝像元件17的高度調整等。

Description

三維測量裝置
本發明係有關進行三維測量的三維測量裝置。
一般而言，在印刷基板上安裝電子零件時，首先係在配設於印刷基板上的預定的電極圖案上印刷銲膏。接著，基於該銲膏的黏性而將電子零件初步固定於印刷基板上。然後，將前述印刷基板送進迴銲(reflow)爐，經預定的迴銲步驟，藉此進行銲接。最近，係有必須在送進迴銲爐的前階段檢測銲膏的印刷狀態，而於進行該檢查時使用三維測量裝置的情形。
近年來，已有各種使用光的非接觸式的三維測量裝置被提出。例如使用相移法的三維測量裝置普遍為人所知。
就使用相移法的三維測量裝置而言，例如已知有一種三維測量裝置，係具備：移動機構，係移動被測量物；照射裝置，係對該被測量物照射條紋狀的圖案光；及攝像裝置，係對受到該圖案光照射的被測量物進行攝像(參照例如下述之專利文獻1)。攝像手段係由透鏡(lens)和攝像元件等構成。
在上述的三維測量裝置中，係將被測量物相 對於由照射裝置及攝像裝置構成的測量頭(head)進行相對移動，藉此，能夠取得被測量物上的光強度分布逐個相差圖案光的預定相位量的複數個圖像資料(data)。此外，能夠根據該些複數個圖像資料，以相移法進行被測量物的三維測量。
例如在取得被測量物上的光強度分布逐個相差圖案光的90°相位量的4種圖像資料的情形中，該4種圖像資料的被測量物上的預定的座標位置的亮度值I0至I3係能夠分別以下式(1)至(4)表示。
I0=α sin θ+β...(1)
I1=α sin(θ+90°)+β=α cos θ+β...(2)
I2=α sin(θ+180°)+β=-α sin θ+β...(3)
I3=α sin(θ+270°)+β=-α cos θ+β...(4)
其中，α：增益(gain)，β：偏移(offset)，θ：圖案光的相位。
針對相位θ求解上述式(1)至(4)，便能夠導出下式(5)。
θ=tan-1{(I0-I2)/(I1-I3)}...(5)
接著，能夠使用如上述算出的相位θ，根據三角測量的原理求取被測量物上各座標(X,Y)的高度(Z)。
然而，當印刷基板等被測量物具有翹曲等時，係難以將被測量物全體納入對焦範圍內，導致取得局部失焦的圖像資料，故有測量精度降低之虞。
對此，近年來亦見有一種技術，係以使被測量物與攝像裝置之間成為一定之方式，令由照射裝置及 攝像裝置構成的測量頭往高度方向(Z軸方向)相對移動進行調整(例如參照下述之專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2012-247375號公報
專利文獻2：日本特表2006-516719號公報
然而，當如上述專利文獻2的方式將測量頭全體往高度方向進行相對移動時，不論是移動測量頭本身還是移動載置被測量物的載台(table)側，皆係將具有重量的物體進行上下移動的構成，故難以進行細膩的動作和快速的動作，有測量精度和測量速度降低的隱憂。此外，需要有移動測量頭全體和載台全體的大型機構，從而亦有裝置大型化之虞。
另外，上述課題並不一定僅存在於印刷在印刷基板上的銲膏等的三維測量，亦存在於其他三維測量裝置的領域中。當然，並非僅限定於相移法的問題。
本發明乃係鑒於上述情事而研創，目的在於提供能夠在進行三維測量時謀求測量精度的提升等的三維測量裝置。
以下，針對解決上述課題的各較佳手段，分項進行說明。另外，必要時並附記手段所特有的相對應 作用效果。
手段1.一種三維測量裝置，係具備：照射手段，係能夠對被測量物(例如印刷基板等)照射預定的光(例如條紋狀的圖案光等)；攝像手段，係具有設置為能夠至少沿上下方向(光軸方向)移位的攝像元件、及令受到前述預定的光照射的前述被測量物上的預定區域的像成像於該攝像元件的兩側遠心光學系統(telecentric optical system)；移動手段，係能夠使前述照射手段及前述攝像手段與前述被測量物相對移動；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述攝像手段攝得的圖像，針對前述被測量物上的預定的測量對象(例如銲膏等)執行三維測量，在前述三維測量裝置中，其特徵為，具備：測量手段，係能夠在於前述預定的光下進行前述被測量物上的預定區域的攝像的至少前階段，測量該預定區域的高度(例如底座(base)基板的高度)；及調整手段，係能夠在根據前述測量手段的測量結果進行該預定區域的攝像時，以使該預定區域與前述攝像元件之間成為預定距離(使預定區域納入對焦範圍內的距離)之方式調整前述攝像元件的高度位置。
依據上述手段1，係一邊配合被測量物上的預定區域(攝像區域)調整攝像元件的高度位置一邊進行攝像下去，故能夠取得始終對到焦的圖像。結果，即使被 測量物具有翹曲等，仍能夠將被測量物全體納入對焦範圍內(針對被測量物全體取得對到焦的圖像)，從而能夠謀求測量精度的提升。
具體而言，在本手段中，係構成為藉由僅令攝像元件上下移動來使被測量物與攝像元件間的距離保持一定。藉此，相較於習知技術，能夠將高度調整(Z軸補正)的機構極小型化。此外，能夠進行細膩且快速的動作，從而能夠使測量精度和測量速度顯著地提升。
此外，由於是在使用兩側遠心光學系統的基礎上進行高度調整，故亦能夠抑制因攝像元件沿高度方向的位置變化和被測量物表面的高度變化等而致生的對倍率的影響。
手段2.如上述手段1之三維測量裝置，其特徵為前述測量手段係構成為能夠在於前述預定的光下進行前述被測量物上的預定區域的攝像的至少前階段，測量該預定區域的傾斜度；前述調整手段係構成為能夠在根據前述測量手段的測量結果進行該預定區域的攝像時，以使前述攝像元件的傾斜度(姿勢)成為配合該預定區域的傾斜度之方式調整前述攝像元件的傾斜度。
當被測量物具有翹曲等，造成被測量物上的預定區域(攝像區域)傾斜時，係有變得難以將攝像手段的視野全體納入對焦範圍內之虞。在欲排解該缺陷時，習知技術係中係必須配合被測量物的翹曲等將攝像手段(攝像裝置)全體傾斜以於視野全體對焦。
然而，在將攝像手段全體傾斜的情形中，係有攝像手段的視野偏移(偏離預定區域)之虞。此外，由於是對具有重量的攝像手段全體進行姿勢控制的構成，故難以進行細膩的動作和快速的動作，有測量精度和測量速度降低的隱憂。此外，需要有移動攝像手段全體的大型機構，從而亦有裝置大型化之虞。
對於此點，依據上述手段2，係一邊配合被測量物上的預定區域(攝像區域)調整攝像元件的傾斜度一邊進行攝像下去，故即使被測量物上的預定區域傾斜，仍能夠取得始終於攝像手段的視野全體對到焦的圖像。結果，即使被測量物具有翹曲等，仍能夠將被測量物全體納入對焦範圍內(針對被測量物全體取得對到焦的圖像)，從而能夠謀求測量精度的提升。
具體而言，在本手段中，係構成為僅對攝像元件進行傾斜度調整，故相較於習知技術，能夠將傾斜度調整的機構極小型化。此外，能夠進行細膩且快速的動作，從而能夠使測量精度和測量速度顯著地提升。
此外，由於是在使用兩側遠心光學系統的基礎上進行傾斜度調整，故亦能夠抑制因攝像元件的傾斜度等而致生的對倍率的影響。
手段3.如上述手段2之三維測量裝置，其特徵為具備補正手段，該補正手段係根據傾斜前述攝像元件時各像素沿水平方向的位置偏移量，對藉由前述攝像手段攝得的圖像進行補正。
在將攝像元件從基準姿勢(水平姿勢)傾斜時 ，由於各像素沿水平方向的位置偏移，故攝像元件各像素與對應各像素的被測量物上的座標位置之間的位置關係亦產生偏移。因此，當根據在此狀態下攝得的圖像進行三維測量時，係有測量精度降低之虞。
相對於此，依據上述手段3，係對傾斜攝像元件時因各像素沿水平方向的位置偏移而生的圖像資料的偏移，以運算處理進行軟體方式的補正，故能夠謀求抑制測量精度的降低。
另外，在本手段中，係使用兩側遠心光學系統，攝像元件所感光的光為與光軸平行的光，故只要掌握攝像元件的傾斜量，便能夠以簡單的計算式正確地求取像素的水平偏移量。進而能夠容易地掌握攝像元件各像素對應於被測量物上的哪個座標位置。結果，能夠謀求減輕控制處理的負荷。
手段4.如上述手段1至3中任一者之三維測量裝置，其特徵為藉由前述移動手段，令前述照射手段及前述攝像手段與前述被測量物沿預定方向相對往復移動；在其去程，執行前述被測量物上的預定區域的以前述測量手段進行的測量；在其回程，執行該預定區域的以前述調整手段進行的調整、及於前述預定的光下的攝像。
依據上述手段4，關於被測量物上的全部區域，能夠將以測量手段進行的測量在同一方向的移動(去程)中執行，且能夠將於預定的光下的攝像在同一方向的移動(回程)中執行，故降低因移動方向相異而致生的測量 誤差等，能夠謀求測量精度(位置精度)的提升。
手段5.如上述手段1至4中任一者之三維測量裝置，其特徵為前述被測量物乃係印刷有銲膏的印刷基板或形成有銲料凸塊的晶圓基板。
依據上述手段5，能夠進行印刷在印刷基板的銲膏或形成在晶圓基板的銲料凸塊的三維測量等。甚而能夠在銲膏或銲料凸塊的檢查中，根據該測量值進行銲膏或銲料凸塊的良否判定。因此，在該檢查中，達成上述各手段的作用效果，能夠高精度地進行良否判定。結果，能夠謀求銲料印刷檢查裝置或銲料凸塊檢查裝置的檢查精度的提升。
1‧‧‧印刷基板
4‧‧‧銲膏
10‧‧‧基板檢查裝置
13‧‧‧輸送機
14‧‧‧照明裝置
14A至14I‧‧‧照明
15‧‧‧攝像機
16‧‧‧控制裝置
17‧‧‧攝像元件
18‧‧‧兩側遠心光學系統
24‧‧‧圖像資料記憶裝置
31‧‧‧物體側透鏡
32‧‧‧孔徑光圈
33‧‧‧像側透鏡
Ga‧‧‧對焦範圍的上限
Gb‧‧‧對焦範圍的下限
K1‧‧‧第1攝像區域
K2‧‧‧第2攝像區域
W‧‧‧攝像範圍
W1‧‧‧第1攝像範圍
W2‧‧‧第2攝像範圍
第1圖係示意性顯示基板檢查裝置之概略構成圖。
第2圖係印刷基板的剖面圖。
第3圖係攝像機(camera)的概略構成圖。
第4圖係攝像元件的概略構成圖。
第5圖係顯示基板檢查裝置的概略構成之方塊(block)圖。
第6圖係顯示印刷基板的翹曲與對焦範圍之關係之圖。
第7圖係用以說明攝像元件的傾斜度調整的示意圖。
第8圖(a)係顯示從基準姿勢傾斜之狀態的攝像元件之圖，(b)係用以說明圖像資料的水平偏移補正的示意圖。
第9圖係用以說明隨時間經過而變化的攝像機的攝 像範圍與印刷基板上的座標位置之關係的示意圖。
以下，針對一實施形態，參照圖式進行說明。首先，針對作為被測量物的印刷基板的構成詳細進行說明。
如第2圖所示，印刷基板1係呈平板狀，在由玻璃環氧(glass epoxy)樹脂等構成的底座基板2設置有由銅箔構成的電極圖案3。此外，在預定的電極圖案3上係印刷形成有銲膏4。將該印刷有銲膏4的區域稱為「銲料印刷區域」。將銲料印刷區域以外的部分總稱為「背景區域」，該背景區域係包含：電極圖案3露出的區域(代號A)、底座基板2露出的區域(代號B)、底座基板2上塗覆(coating)有阻劑(resist)膜5的區域(代號C)、及電極圖案3上塗覆有阻劑膜5的區域(代號D)。另外，阻劑膜5乃係為了防止銲膏4漫開至預定配線部分以外部分而塗覆在印刷基板1的表面。
接著，針對具備本實施形態的三維測量裝置的基板檢查裝置的構成詳細進行說明。第1圖係示意性顯 示基板檢查裝置10之概略構成圖。
基板檢查裝置10係具備：作為移動手段的輸送機13，係能夠移動印刷基板1；作為照射手段的照明裝置14，係對印刷基板1的表面從斜上方照射各種光；作為攝像手段的攝像機15，係對受到該各種光照射的印刷基板1進行攝像；及控制裝置16(參照第5圖)，係用以實施輸送機13和照明裝置14、攝像機15的驅動控制等基板檢查裝置10內的各種控制和圖像處理、運算處理。
在輸送機13係設置有未圖示的馬達(motor)等驅動手段，由控制裝置16驅動控制該馬達，藉此，能夠將載置在輸送機13上的印刷基板1沿X軸方向(第1圖的左右方向)水平移動。
此外，在測量時，係以定速令印刷基板1往X軸方向的右方向連續移動。藉此，攝像機15於X軸方向的攝像範圍(視野)W便成為相對於印刷基板1往相反方向(X軸方向的左方向)相對移動下去。
照明裝置14及攝像機15係一體化形成為測量頭12。測量頭12係設置為藉由未圖示的驅動手段而能夠沿與X軸方向正交的Y軸方向(第1圖的深度方向)水平移動。
此外，當一邊將印刷基板1往X軸方向的右方向連續移動一邊測量印刷基板1的Y軸方向預定範圍V(攝像機15於Y軸方向的攝像範圍(視野)V：參照第3圖)的X軸方向全範圍之測量結束，便令印刷基板1往相反方向(X軸方向的左方向)移動，返回初始位置。同時，令測量頭 12沿Y軸方向移動預定量。然後，同上述，一邊將印刷基板1往X軸方向的右方向連續移動一邊進行印刷基板1的X軸方向全範圍之測量。藉由如上述一邊沿Y軸方向依序挪移測量頭12一邊進行印刷基板1的X軸方向全範圍之測量，便能夠進行印刷基板1全域的測量。
照明裝置14係具備9個照明(第1照明14A至第9照明14I)。第1照明14A至第9照明14I乃係公知技術，故省略使用圖式的詳細說明。
其中，第1照明14A及第2照明14B乃係照射預定的圖案光。第1照明14A及第2照明14B係具備發出預定的光的光源、與將來自該光源的光轉換成圖案光的液晶光學遮光器(shutter)等。
此處，乃係從光源發出的光係導往聚光透鏡，藉聚光透鏡而形成為平行光後，經介液晶光學遮光器導往投影透鏡，而以條紋狀的圖案光進行照射。藉由使用液晶光學遮光器，能夠產生具有接近理想正弦波光強度分布的圖案光，使三維測量的測量解析度提升。
在本實施形態中，係照射條紋的方向平行於與印刷基板1的移動方向(X軸方向)正交的Y軸方向的圖案光。藉此，便對印刷基板1照射沿其移動方向具有條紋狀(正弦波狀)光強度分布的圖案光。在本實施形態中，該圖案光係作為對銲膏4等進行三維測量之用的測量光。
但從第1照明14A照射的圖案光與從第2照明14B照射的圖案光係不同亮度。詳言之，第1照明14A的圖案光的亮度係設定為與作為「暗部」的上述「背景區 域」對應的比較亮的第1亮度。另一方面，第2照明14B的圖案光的亮度係設定為與作為「亮部」的上述「銲料印刷區域」對應的比前述第1亮度暗的第2亮度。
第3照明14C及第4照明14D係構成為能夠照射光強度於全範圍為一定的紅色均一光。但構成為與上述相同，從第3照明14C係照射上述第1亮度的紅色均一光、從第4照明14D係照射上述第2亮度的紅色均一光。
第5照明14E及第6照明14F係構成為能夠照射光強度於全範圍為一定的綠色均一光。但構成為與上述相同，從第5照明14E係照射上述第1亮度的綠色均一光、從第6照明14F係照射上述第2亮度的綠色均一光。
第7照明14G及第8照明14H係構成為能夠照射光強度於全範圍為一定的藍色均一光。但構成為與上述相同，從第7照明14G係照射上述第1亮度的藍色均一光、從第8照明14H係照射上述第2亮度的藍色均一光。
第9照明14I係構成為能夠照射狹縫(slit)光(頁(sheet)狀的雷射光)。在本實施形態中，該狹縫光係作為進行印刷基板1的高度測量(翹曲測量)之用的測量光。
另外，關於上述第1照明14A至第9照明14I之中的第1照明14A至第8照明14H，係藉由控制裝置16進行切換控制。詳言之，係構成為照預定的順序，每經過預定時間依序切換第1照明14A至第8照明14H，在預定的時序(timing)照射預定的光的任一者(圖案光或均一光)。從第1照明14A至第8照明14H照射的各種光係投影至攝像機15於X軸方向的攝像範圍W之中的位在輸送機13於測 量時的移動方向的下游側之預定範圍(以下，稱為「第1攝像範圍W1」)。
另一方面，第9照明14I係在印刷基板1的連續移動中，不中斷地連續照射狹縫光。該狹縫光係投影至攝像機15的攝像範圍W之中的位在輸送機13b於測量時的移動方向的上游側之預定範圍(以下，稱為「第2攝像範圍W2」)。
如第3圖所示，攝像機15係由攝像元件17和兩側遠心光學系統18等構成，其光軸19沿鉛直方向(Z軸方向)設定。在本實施形態中，係採用CCD影像感測器(image sensor)作為攝像元件17。
此外，在攝像機15係設有能夠將呈矩形平板狀的攝像元件17的4個的各角落(corner)部個別上下移動的致動器(actuator)(圖示省略)。藉此，攝像元件17係構成為能夠沿上下方向移位，並且能夠調整其姿勢(傾斜度)。但攝像元件17通常係維持在沿水平方向的基準姿勢(水平姿勢)。
如第4圖所示，攝像元件17係區分成與第1攝像範圍W1對應的第1攝像區域K1、及與第2攝像範圍W2對應的第2攝像區域K2兩個區域。此外，藉由第1攝像區域K1拍攝受到圖案光或均一光照射的第1攝像範圍W1的像，藉由第2攝像區域K2拍攝受到狹縫光照射的第2攝像範圍W2的像。
兩側遠心光學系統18係由以一體化的方式具備物體側透鏡31、孔徑光圈32、像側透鏡33等而成的兩 側遠心透鏡構成。
物體側透鏡31乃係將來自印刷基板1的反射光予以聚光的透鏡，係具有光軸19與主光線在物體側成為平行的遠心構造。
像側透鏡33乃係使從物體側透鏡31穿透孔徑光圈32的光成像於攝像元件17的感光面的透鏡，係具有光軸19與主光線在像側成為平行的遠心構造。
孔徑光圈32係配置在為物體側透鏡31的後側焦點之位置且為像側透鏡33的前側焦點之位置。
由攝像機15攝得的圖像資料係在該攝像機15內部轉換成數位(digital)信號後，以數位信號的形式輸入至控制裝置16，記憶在後述的圖像資料記憶裝置24。此外，控制裝置16係根據該圖像資料，實施如後述的圖像處理和運算處理等。
接著，針對控制裝置16的電性構成，參照第5圖詳細進行說明。第5圖係顯示基板檢查裝置10的概略之方塊圖。
如第5圖所示，控制裝置16係具備下述等元件：CPU(Central Processing Unit；中央處理器)及輸入輸出介面(interface)21，係掌控基板檢查裝置10全體的控制；作為「輸入手段」的輸入裝置22，係以鍵盤(keyboard)和滑鼠(mouse)、觸控面板(touch panel)等構成；作為「顯示手段」的顯示裝置23，係具有CRT(Cathode Ray Tube；陰極射線管)和液晶等顯示畫面；圖像資料記憶裝置24，係用以記憶由攝像機15攝得的圖像資料等；及運算結 果記憶裝置25，係用以記憶根據該圖像資料而得的三維測量結果等各種運算結果。另外，上述各裝置22至25係電性連接至CPU及輸入輸出介面21。
圖像資料記憶裝置24係具備：與攝像元件17的第1攝像區域K1對應的第1資料記憶區域、及與第2攝像區域K2對應的第2資料記憶區域。
接著，針對以基板檢查裝置10執行的三維測量處理等各種處理詳細進行說明。
當印刷基板1的Y軸方向預定範圍V的測量開始進行，控制裝置16便驅動控制輸送機13而以定速將印刷基板1連續移動。此外，控制裝置16係根據從設置在輸送機13的未圖示的編碼器(encoder)而來的信號，驅動控制照明裝置14及攝像機15。
此外，每移動印刷基板1預定量△x、亦即按每經過預定時間△t，進行以攝像機15進行的攝像處理。在本實施形態中，係將前述預定量△x設定為相當於從第1照明14A及第2照明14B照射的圖案光的π/8相位量(22.5°相位量)之距離。此外，係將攝像機15的第1攝像範圍W1設定為相當於圖案光的2π相位量(360°相位量)之長度。
另一方面，在從預定的攝像處理結束時到下個攝像處理開始為止的期間，係進行配合作為下個攝像處理之對象的印刷基板1上的預定區域的高度和傾斜度來調整攝像元件17的高度和傾斜度的處理。關於該攝像元件17的調整處理的詳情將在後文中說明。
按每經過預定時間△t由攝像機15(攝像元件 17的第1攝像區域K1及第2攝像區域K2)攝得的圖像資料係隨時轉送至圖像資料記憶裝置24(第1資料記憶區域及第2資料記憶區域)記憶。
更詳言之，每移動印刷基板1預定量△x、亦即按每經過預定時間△t，以預定的順序切換從第1照明14A至第8照明14H照射的光，使其中任一者的光投影至攝像機15的第1攝像範圍W1內。此外，藉由攝像機15(攝像元件17的第1攝像區域K1)對該第1攝像範圍W1進行攝像，記憶至圖像資料記憶裝置24(第1資料記憶區域)。
同時，使從第9照明14I照射的狹縫光投影至攝像機15的第2攝像範圍W2內。此外，藉由攝像機15(攝像元件17的第2攝像區域K2)對該第2攝像範圍W2進行攝像，記憶至圖像資料記憶裝置24(第2資料記憶區域)。
但當藉由攝像元件17的調整處理而使攝像元件17傾斜時，係在對由攝像機15(攝像元件17的第1攝像區域K1及第2攝像區域K2)攝得的圖像資料進行預定的補正處理後，將該補正後的圖像資料記憶至圖像資料記憶裝置24(第1資料記憶區域及第2資料記憶區域)。關於該圖像資料的補正處理的詳情將在後文中說明。
此外，控制裝置16係適當根據記憶在圖像資料記憶裝置24的第1資料記憶區域的圖像資料(第1攝像範圍W1的圖像資料)，進行以相移法進行的三維測量和以亮度圖像進行的測量；根據記憶在圖像資料記憶裝置24的第2資料記憶區域的圖像資料(第2攝像範圍W2的圖像資料)，進行印刷基板1的高度測量(翹曲測量)。
此處，首先針對印刷基板1的高度測量(翹曲測量)進行說明。該高度測量乃係藉由使用狹縫光的公知的光切法進行，係在每次圖像資料記憶裝置24的第2資料記憶區域記憶新的圖像資料(每經過預定時間△t)時依序執行。
控制裝置16係根據記憶在圖像資料記憶裝置24的第2資料記憶區域的圖像資料，算出投影在印刷基板1上的狹縫光與預定的基準位置(例如狹縫光於印刷基板1無翹曲等時的投影位置)之間的偏移量。此處，若印刷基板1的預定的座標位置的高度位置不同於基準高度位置，則投影在攝像機15的第2攝像範圍W2的狹縫光的位置會沿X軸方向偏移。
接著，根據該偏移量，藉由三角測量的原理，算出印刷基板1各座標位置的從基準高度位置起的沿Z軸方向(高度方向)的偏移量，將該些偏移量作為印刷基板1上各座標位置的相對高度資料，記憶至運算結果記憶裝置25。
如上述，按每移動印刷基板1預定量△x，受到狹縫光投影的位置亦相對移動下去，將印刷基板1上各座標位置的高度資料依序記憶下去。
此外，藉由求得印刷基板1上各座標位置的高度資料，亦能夠算出印刷基板1上的預定區域的傾斜度。因此，藉由照射狹縫光的第9照明14I、拍攝狹縫光的攝像機15(攝像元件17的第2攝像區域K2)、記憶所攝得圖像資料的圖像資料記憶裝置24(第2資料記憶區域)、及進行 印刷基板1的高度測量(包括傾斜度測量)的控制裝置16之功能，構成本實施形態的測量手段。
接著，針對從預定的攝像處理結束時到下個攝像處理開始為止的期間所進行的攝像元件17的調整處理詳細進行說明。
控制裝置16係首先根據上述高度測量的結果(印刷基板1上各座標位置的高度資料)，將作為下個攝像處理之對象的印刷基板1上的預定區域(在下個攝像時序時存在於攝像範圍W內的印刷基板1上的預定區域)內的各座標位置的高度資料抽出。
接著，控制裝置16係以使在下個攝像時序時與攝像機15的光軸19交叉的印刷基板1上的預定的座標位置的高度、與攝像元件17的中心位置的高度之高低差成為預設的設定值(預定距離)之方式調整攝像元件17的高度位置(參照第6圖)。第6圖係顯示印刷基板1的翹曲與對焦範圍之關係之圖。在本實施形態中，係以使攝像元件17的中心位置位於針對印刷基板1的對焦範圍的上限Ga與對焦範圍的下限Gb之中間之方式設定前述設定值。
接著，控制裝置16係以使攝像元件17的傾斜度成為與作為下個攝像處理之對象的印刷基板1上的預定區域的傾斜度配合的傾斜度之方式調整攝像元件17的傾斜度(參照第7圖)。具體而言，係以使印刷基板1上的預定區域內各座標位置的高度與對應於該座標位置的攝像元件17各像素的高度之間的高低差成為預設的上述設定值之方式進行調整。
此外，在高度調整及傾斜度調整完成後，在預定的時序執行印刷基板1上的預定區域的攝像處理。因此，藉由能夠將攝像元件17移位的致動器和控制該致動器而進行高度調整和傾斜度調整的控制裝置16之功能，構成本實施形態的調整手段。
此處，針對進行過上述攝像元件17的傾斜度調整時所進行的圖像資料的補正處理詳細進行說明。具體而言，係進行對當攝像元件17傾斜時因各像素的沿水平方向的位置偏移而生的圖像資料的偏移(攝像元件17各像素與對應各像素的印刷基板1上的座標位置之間的位置關係的偏移)進行補正的處理。藉由進行該補正處理之功能，構成本實施形態的補正手段。
例如第8圖(a)、(b)所示，將處於基準姿勢(水平姿勢)的攝像元件17以X軸方向中央部17a的Y軸方向為軸心傾斜達γ時，X軸方向一端部的水平偏移量X1係能夠以下式(a)導出。
X1=Z1 tan(γ/2)...(a)
式中，Z1：X軸方向一端部與中央部17a之高低差(X軸方向兩端部之高低差的一半)。
此處，當例如令γ=1°、令Z1=0.5mm(令X軸方向兩端部之高低差為1mm)時，tan(γ/2)=0.0087，故位在X軸方向一端部的像素的水平偏移量X1係成為4μm。
另外，該水平偏移量係亦可構成為每次藉由計算而算出，亦可構成為預先製作表示攝像元件17與傾斜角之對應關係的數值表和表資料而據以掌握。當然， 算出水平偏移量X1的運算式亦不限於上述式(a)，亦可構成為使用其他運算式來算出。
接著，針對從照明裝置14的第1照明14A至第8照明14H照射的光、與在攝像機15的第1攝像範圍W1(攝像元件17的第1攝像區域K1)進行攝像的印刷基板1之關係，舉具體例詳細說明。
第9圖係用以說明隨時間經過而相對移動的攝像機15的第1攝像範圍W1與印刷基板1上的座標位置之關係的示意圖。表1係用以說明隨時間經過而變化的照射光的種類、及印刷基板1各座標位置的照射光的態樣(圖案光的相位和均一光的顏色等)的對應表。
如第9圖、表1所示，在預定的攝像時序t1，係對印刷基板1，從第1照明14A照射第1亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1中相當於其移動方向(X軸方向)的座標P1至P17的範圍落於其中。
亦即，在攝像時序t1，係成為藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對受到第1亮度的圖案光照射的印刷基板1表面的座標P1至P17的範圍進行攝像。具體而言，係取得照射至印刷基板1的圖案光的相位在座標P17為「0°」、在座標P16為「22.5°」、在座標P15為「45°」、......、在座標P1為「360°」之圖案光的相位按各座標P1至P17逐一偏移「22.5°」的圖像資料。
在自攝像時序t1經過預定時間△t的攝像時序t2，係對印刷基板1，從第3照明14C照射第1亮度的紅色 均一光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P2至P18的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。另外，在表1中的各座標位置為「R」係指照射至該位置的光為「第1亮度的紅色均一光」。
在自攝像時序t2經過預定時間△t的攝像時序t3，係對印刷基板1，從第2照明14B照射第2亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P3至P19的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t3經過預定時間△t的攝像時序t4，係對印刷基板1，從第4照明14D照射第2亮度的紅色均一光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P4至P20的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。另外，在表1中的各座標位置為「r」係指照射至該位置的光為「第2亮度的紅色均一光」。
在自攝像時序t4經過預定時間△t的攝像時序t5，係對印刷基板1，從第1照明14A照射第1亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P5至P21的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t5經過預定時間△t的攝像時序t6，係對印刷基板1，從第5照明14E照射第1亮度的綠色均一光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印 刷基板1的相當於座標P6至P22的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。另外，在表1中的各座標位置為「G」係指照射至該位置的光為「第1亮度的綠色均一光」。
在自攝像時序t6經過預定時間△t的攝像時序t7，係對印刷基板1，從第2照明14B照射第2亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P7至P23的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t7經過預定時間△t的攝像時序t8，係對印刷基板1，從第6照明14F照射第2亮度的綠色均一光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P8至P24的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。另外，在表1中的各座標位置為「g」係指照射至該位置的光為「第2亮度的綠色均一光」。
在自攝像時序t8經過預定時間△t的攝像時序t9，係對印刷基板1，從第1照明14A照射第1亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P9至P25的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t9經過預定時間△t的攝像時序t10，係對印刷基板1，從第7照明14G照射第1亮度的藍色均一光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P10至P26的範圍落於其中，藉由攝 像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。另外，在表1中的各座標位置為「B」係指照射至該位置的光為「第1亮度的藍色均一光」。
在自攝像時序t10經過預定時間△t的攝像時序t11，係對印刷基板1，從第2照明14B照射第2亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P11至P27的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t11經過預定時間△t的攝像時序t12，係對印刷基板1，從第8照明14H照射第2亮度的藍色均一光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P12至P28的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。另外，在表1中的各座標位置為「b」係指照射至該位置的光為「第2亮度的藍色均一光」。
在自攝像時序t12經過預定時間△t的攝像時序t13，係對印刷基板1，從第1照明14A照射第1亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P13至P29的範圍落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t13經過預定時間△t的攝像時序t14，係從第1照明14A至第8照明14H皆未照射光。但為了對從第9照明14I照射的狹縫光進行攝像，以攝像機15進行攝像處理係照常進行。
在自攝像時序t14經過預定時間△t的攝像時 序t15，係對印刷基板1，從第2照明14B照射第2亮度的圖案光。此時，在攝像機15的第1攝像範圍W1內，係印刷基板1的相當於座標P15至P31落於其中，藉由攝像元件17的第1攝像區域K1對該範圍進行攝像。
在自攝像時序t15經過預定時間△t的攝像時序t16，係從第1照明14A至第8照明14H皆未照射光。但為了對從第9照明14I照射的狹縫光進行攝像，以攝像機15進行攝像處理係照常進行。
在自攝像時序t16經過預定時間△t的時序，係再次進行與上述攝像時序t1的處理相同的處理。之後係重複進行與上述攝像時序t1至t16的處理相同的處理。
當如上述進行而取得印刷基板1的預定的座標位置(例如座標P17)的全部資料，便執行將上述各圖像資料的座標位置進行對位(將各圖像資料彼此間的座標系對齊)的對位處理(參照表2)。表2係示意性顯示將在攝像時序t1至t16取得的複數個圖像資料的座標位置進行對位後的狀態之表。
接著，在將複數個圖像資料的同一座標位置的各種資料按各座標位置彙整後，按預先設定的各群(group)(類別)進行整理，記憶至運算結果記憶裝置25(參照表3)。表3係示意性顯示將表2所示印刷基板1各座標位置的各種資料按預先設定的群進行整理重新排列後的狀態之表。但在表3中係僅例示出印刷基板1的座標P17的部分。
在本實施形態中，係針對印刷基板1各座標位 置，區分成下述4個群資料進行記憶：由在第1亮度的圖案光下進行攝像且該圖案光的相位逐個偏移90°的4種資料構成的第1群資料、由在第2亮度的圖案光下進行攝像且該圖案光的相位逐個偏移90°的4種資料構成的第2群資料、由在第1亮度的紅色、綠色、藍色各顏色成分的均一光下攝得的3種顏色成分的亮度資料構成的第3群資料、由在第2亮度的紅色、綠色、藍色各顏色成分的均一光下攝得的3種顏色成分的亮度資料構成的第4群資料。
接著，控制裝置16係根據上述各群資料，執行與該群對應的各種處理。
更詳言之，係根據第1群資料，以在前述先前技術中所示的公知的相移法進行按各座標的三維測量。此外，藉由按各座標反覆進行該處理，算出印刷基板1全體的三維資料(以下，稱為第1三維資料)，記憶至運算結果記憶裝置25。
同樣地，根據第2群資料，以公知的相移法進行按各座標的三維測量。此外，藉由按各座標反覆進行該處理，算出印刷基板1全體的三維資料(以下，稱為第2三維資料)，記憶至運算結果記憶裝置25。
此處，藉由以相移法算出印刷基板1的三維資料之功能，構成本實施形態的圖像處理手段(三維測量手段)。
此外，根據第3群資料，產生具有紅色、綠色、藍色各顏色成分的印刷基板1全體的彩色圖像資料(以下，稱為第1彩色圖像資料)，記憶至運算結果記憶裝置 25。
同樣地，根據第4群資料，產生具有紅色、綠色、藍色各顏色成分的印刷基板1全體的彩色圖像資料(以下，稱為第2彩色圖像資料)，記憶至運算結果記憶裝置25。
接著，判別上述各彩色圖像資料的各像素的顏色資訊，進行各種測量對象區域的抽出。例如，從第2彩色圖像資料抽出「白色」的像素的範圍作為銲料印刷區域、從第1彩色圖像資料抽出「紅色」的像素的範圍作為電極圖案3露出的電極區域(背景區域)、抽出「綠色」的像素的範圍作為底座基板2或阻劑膜5露出的基板區域(背景區域)。
接著，控制裝置16係根據如上述方式取得的測量結果進行銲膏4的印刷狀態的良否判定。具體而言，係檢測比高度基準面高預定高度以上的銲膏4的印刷範圍，算出該範圍內的部位的體積。接著，將該體積與預設的基準值進行比較判定，依據該比較結果是否在容許範圍內來判定該銲膏4的印刷狀態的良否。
在進行上述判定處理時，在本實施形態中，關於從第2彩色圖像資料抽出的銲料印刷區域係採用第1三維資料的值，關於作為高度基準面的背景區域係採用第2三維資料的值。
如以上詳述，在本實施形態中，係以藉相移法進行的三維測量為目的，對連續移動的印刷基板1照射具有條紋狀光強度分布的圖案光，在受到該圖案光照射 的印刷基板1按每移動預定量，便由攝像機15進行攝像。藉此，取得所照射的圖案光的相位逐個差90°的4種圖像資料。此外，根據上述的圖像資料，進行銲膏4等的三維測量。
此時，在本實施形態中，係一邊配合印刷基板1上的預定區域(攝像區域)調整攝像元件17的高度位置和傾斜度一邊進行攝像下去，故能夠取得始終對到焦的圖像。結果，即使印刷基板1具有翹曲等，仍能夠將印刷基板1全體納入對焦範圍內(針對印刷基板1全體取得對到焦的圖像)，從而能夠謀求測量精度的提升。
具體而言，在本實施形態中，係構成為藉由僅令攝像元件17移位而進行高度調整和傾斜度調整。因此，能夠將高度調整和傾斜度調整的機構極小型化。此外，能夠進行細膩且快速的動作，從而能夠使測量精度和測量速度顯著地提升。
此外，由於是在使用兩側遠心光學系統的基礎上進行高度調整和傾斜度調整，故亦能夠抑制因攝像元件17的位置變化和印刷基板1表面的高度變化等而致生的對倍率的影響。
除此之外，在本實施形態中，係構成為對傾斜攝像元件17時因各像素沿水平方向的位置偏移而生的圖像資料的偏移，以運算處理進行軟體方式的補正，故能夠謀求抑制測量精度的降低。
具體而言，本實施形態中，係使用兩側遠心光學系統18，攝像元件17所感光的光為與光軸19平行的 光，故只要掌握攝像元件17的傾斜量，便能夠以簡單的計算式正確地求取像素的水平偏移量。進而能夠容易地掌握攝像元件17各像素對應於印刷基板1上的哪個座標位置。結果，能夠謀求減輕控制處理的負荷。
此外，本實施形態中，係構成為一邊令印刷基板1連續移動一邊藉由攝像機15(攝像元件17)的位於X軸方向上游側(第1圖左側)的第2攝像區域K2對受到狹縫光照射的第2攝像範圍W2的像進行攝像，而進行印刷基板1的高度測量(翹曲測量)；藉由位於X軸方向下游側(第1圖右側)的第1攝像區域K1對受到圖案光照射的第1攝像範圍W1的像進行攝像，而進行銲膏4等的三維測量。
藉此，係能夠一邊令印刷基板1連續移動，一邊在將攝像元件17調整至對焦範圍之下進行以銲膏4等的三維測量為目的的攝像，能夠提升測量效率的提升。此外，視印刷基板1的Y軸方向的寬度與攝像機15的攝像範圍之關係，係能夠不需令印刷基板1往復移動，而只要往單一方向連續移動即能夠進行印刷基板1全體的三維測量。此外，能夠同時進行供進行印刷基板1的高度測量(翹曲測量)之用的攝像與供進行銲膏4等的三維測量之用的攝像雙方，能夠謀求攝像處理的簡潔化。
此外，在本實施形態中，係構成為根據藉由單一(同一光學系統)的攝像機15而得的圖像資料，進行印刷基板1的高度測量(翹曲測量)和銲膏4等的三維測量。藉此，相較於將複數個攝像機構(攝像機)個別設置的構成等，能夠使位置精度提升(令圖像資料在像素單位上 一致，能夠以同一座標系處理)，並且能夠謀求裝置的小型化和簡潔化。
此外，在本實施形態中，係在以藉相移法進行的三維測量為目的而於第1亮度的圖案光下進行複數次攝像的空檔，進行以藉相移法進行的三維測量為目的的於第2亮度的圖案光下的複數次攝像、和以取得亮度圖像資料為目的的於第1亮度及第2亮度的各顏色成分的均一光下的攝像。
亦即，不需延長取得進行上述以相移法進行的三維測量所必要全部圖像資料所要的時間，就能夠除了取得該三維測量用的圖像資料外，還能夠另外取得用於與該三維測量不同的其他用途的圖像資料。
結果，成為能夠將複數種測量組合進行，在進行使用相移法的三維測量時，既抑制測量效率的降低，也能夠謀求測量精度的提升等。
此外，改變照射光的亮度，分別進行以適於銲料印刷區域(亮部)之亮度進行的攝像、及以適於背景區域(暗部)的亮度進行的攝像，藉此，能夠抑制基於印刷基板1上各部位明暗差異的各種缺陷的發生。
另外，並不限於上述實施形態的記載內容，例如亦可如下述方式實施。無庸贅言，亦當能夠實施未例示於下的其他應用例、變更例。
(a)在上述實施形態中，係將三維測量裝置具體化成對印刷形成在印刷基板1的銲膏4進行三維測量的基板檢查裝置10，但並不以此為限，例如亦可具體化 成對印刷在基板上的銲料凸塊和安裝在基板上的電子零件等其他物品進行三維測量的構成。
(b)在上述實施形態中，係構成為在進行以相移法進行的三維測量時取得相位逐個差90°的4種圖像資料，但相移次數及相移量並不以上述為限。亦能夠採用能夠藉由相移法進行三維測量的其他相移次數及相移量。
例如亦可構成為取得相位逐個差120°(或90°)的3種圖像資料來進行三維測量，亦可構成為取得相位逐個差180°(或90°)的2種圖像資料來進行三維測量。
(c)令測量頭12(照明裝置14及攝像機15)與印刷基板1相對移動的構成(移動手段)並不限於上述實施形態。
例如在上述實施形態中，係構成為當一邊藉由輸送機13將印刷基板1往X軸方向的右方向連續移動一邊測量印刷基板1的Y軸方向預定範圍V的X軸方向全範圍之測量結束，便令印刷基板1往相反方向(X軸方向的左方向)移動，返回初始位置，並且令測量頭12沿Y軸方向移動預定量，然後，再次一邊將印刷基板1往X軸方向的右方向連續移動一邊進行印刷基板1的X軸方向全範圍之測量。
但並不限於此，例如在測量頭12固定為無法移動的構成之下，亦可構成為具備能夠載置印刷基板1的載置台(stage)及能夠將該載置台往X軸方向及Y軸方向移動的驅動手段來令測量頭12與印刷基板1相對移動。
反之，在印刷基板1固定為無法移動的構成之下，亦可構成為藉由將測量頭12構成能夠往X軸方向及Y軸方向移動來令測量頭12與印刷基板1相對移動。
此外，亦可構成為不使測量頭12與印刷基板1相對移動而在停止的狀態進行各種測量。例如令印刷基板1進行間歇移動，一邊令印刷基板1上的預定區域依序停止在攝像機15的攝像範圍一邊進行各種測量。
(d)從各照明照射的光的種類等照射手段的構成並不限於上述實施形態的照明裝置14。
例如在上述實施形態中，係構成為不僅具備照射圖案光的第1照明14A及第2照明14B，還具備第3照明14C等照射均一光的複數個均一光照明，但並不此為限，只要足以取得進行以相移法進行的三維測量所必要的圖像資料，亦可構成為僅具備第1照明14A及第2照明14B。當然，亦可構成為僅具備第1照明14A或第2照明14B其中任一者。
(e)在上述實施形態中，係構成為從第9照明14I對印刷基板1照射狹縫光，根據藉由攝像機15對該狹縫光攝得的圖像資料，以公知的光切法進行印刷基板1的高度測量(包括傾斜度測量)。
印刷基板1的高度測量的構成並不限於上述。亦可採用不同於光切法的其他測量方法，例如從第9照明14I照射雷射指示器(laser pointer)或照射條紋的週期比從第1照明14A等照射的圖案光(銲膏4等的三維測量用的圖案光)粗的圖案光等方式來進行高度測量。但為了 避免使測量效率降低，較佳為採用光切法等能夠一邊將印刷基板1連續高速移動一邊比較容易地求取高度的測量方法。
(f)在上述實施形態中，係構成為從第1照明14A及第2照明14B對印刷基板1照射條紋狀的圖案光，以相移法進行銲膏4等的三維測量。但並不以此為限，例如亦可採用空間編碼法和疊紋法等其他三維測量法。但在對銲膏4等小的測量對象進行測量的情形中，較佳為採用相移法等測量精度高的測量方法。
(g)在上述實施形態中，係構成為一邊令印刷基板1連續移動一邊藉由攝像機15(攝像元件17)的位於X軸方向上游側(第1圖左側)的第2攝像區域K2對受到狹縫光照射的第2攝像範圍W2的像進行攝像，而進行印刷基板1的高度測量；藉由位於X軸方向下游側(第1圖右側)的第1攝像區域K1對受到圖案光照射的第1攝像範圍W1的像進行攝像，而進行銲膏4等的三維測量。
但並不限於此，在進行以藉相移法進行的三維測量為目的的印刷基板1上的預定區域的攝像的至少前階段，只要為進行該預定區域的高度測量的構成，則亦可採用其他構成。
例如，亦可構成為令印刷基板1往復移動，在其去程，僅照射狹縫光、以高速進行印刷基板1的高度測量(翹曲測量)；在其回程，根據前述高度測量的結果，一邊將攝像元件17調整至對焦範圍一邊進行以銲膏4等的三維測量為目的的攝像。
此外，亦可構成為將供進行印刷基板1的高度測量之用的照射手段及攝像手段與供進行以相移法進行的三維測量之用的照射手段及攝像手段(照明裝置14及攝像機15)分開設置。
(h)在上述實施形態中雖未特別提及，但印刷基板1的高度測量(翹曲測量)係亦可構成為測量印刷基板1的底座基板2和電極圖案3的高度，亦可構成為測量包含銲膏4的印刷基板1全體的高度。
但較佳為不僅是量測印刷基板1的底座基板2和電極圖案3的高度，也量測包含銲膏4的印刷基板1全體的高度。藉此，於後來的攝像元件17的調整時，便能夠進行亦考慮到對焦範圍的上限Ga的調整。
(i)在上述實施形態中，係構成為算出印刷基板1各座標位置的從基準高度位置起的沿Z軸方向(高度方向)的偏移量，將該些偏移量作為印刷基板1上各座標位置的相對高度資料，記憶至運算結果記憶裝置25。
但並不限於此，印刷基板1的高度測量係亦可構成為測量印刷基板1的絕對高度，亦可構成為測量相對於預定的基準(例如攝像機15的兩側遠心光學系統18)的印刷基板1的相對高度。
(j)在印刷基板1的高度測量(翹曲測量)中，當能夠以超出預定解析度的解析度進行測量時，由於亦能夠利用作為將銲膏4等的三維測量時的次數予以特定之用的資訊，故亦能夠將三維測量的高度的動態範圍(dynamic range)擴大。
(k)在上述實施形態中，係構成為具備能夠將攝像元件17的4個的各角落部個別上下移動的致動器，但進行攝像元件17的高度調整及傾斜度調整的構成並不以此為限。例如亦可構成為設置藉由以預定的擺轉軸為中心令攝像元件17擺轉來進行傾斜度調整的機構，並且設置藉由令該機構上下移動來進行高度調整的機構。
此外，高度調整和傾斜度調整的方法並不限於上述實施形態。例如在上述實施形態中雖係將高度調整與傾斜度調整分階段進行，但亦可構成為同時進行高度調整及傾斜度調整。
此外，亦可構成為不進行傾斜度調整，以在攝像元件17維持著基準姿勢不變下納入對焦範圍之方式僅進行高度調整。
(l)在上述實施形態中，係採用CCD影像感測器作為攝像機15的攝像元件17，但攝像元件17並不以此為限，例如亦可採用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor；互補式金屬氧化物半導體)感測器等。
此外，在上述實施形態係藉由將1個攝像元件17的區域進行區分而構成為具備第1攝像區域K1與第2攝像區域K2，但並不以此為限，例如亦可構成為將設置在1片電路基板上的複數個攝像元件分別分配作為第1攝像區域K1與第2攝像區域K2。只要至少為單一(同一光學系統)的攝像機15，便能夠獲得與上述實施形態的作用效果相同的作用效果。
(m)在上述實施形態中，係將彩色圖像資料(亮度圖像資料)用於進行各種測量對象區域的抽出處理，但亦可改用於或復用於其他用途。例如，亦可構成為將彩色圖像資料對藉由三維測量獲得的三維資料進行映射(mapping)。若構成為上述，便能夠表現被測量物的濃淡，能夠提高三維圖像的質感。結果，容易瞬間掌握被測量物的形狀，能夠使確認作業所要的時間顯著地減少。
表1係用以說明隨時間經過而變化的照射光的種類、及印刷基板上各座標位置的照射光的態樣的對應表。
表2係示意性顯示將複數個圖像資料的座標位置進行對位後的狀態之表。
表3係示意性顯示將印刷基板上各座標位置的各種資料按各種類別(category)進行整理重新排列後的狀態之表。

Claims (7)

  1. 一種三維測量裝置，係具備：照射手段，係能夠對被測量物照射預定的光；攝像手段，係具有設置為能夠至少沿上下方向移位的攝像元件、及令受到前述預定的光照射的前述被測量物上的預定區域的像成像於該攝像元件的兩側遠心光學系統；移動手段，係能夠使前述照射手段及前述攝像手段與前述被測量物相對移動；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述攝像手段攝得的圖像，針對前述被測量物上的預定的測量對象執行三維測量；前述三維測量裝置的特徵為具備：測量手段，係能夠在於前述預定的光下進行前述被測量物上的預定區域的攝像的至少前階段，測量該預定區域的高度；及調整手段，係能夠在根據前述測量手段的測量結果進行該預定區域的攝像時，以使該預定區域與前述攝像元件之間成為預定距離之方式調整前述攝像元件的高度位置。
  2. 如請求項1之三維測量裝置，其中前述測量手段係構成為能夠在於前述預定的光下進行前述被測量物上的預定區域的攝像的至少前階段，測量該預定區域的傾斜度；前述調整手段係構成為能夠在根據前述測量手段的測量結果進行該預定區域的攝像時，以使前述攝像元件的傾斜度成為配合該預定區域的傾斜度之方式調整前述攝像元件的傾斜度。
  3. 如請求項2之三維測量裝置，其中具備補正手段，該補正手段係根據傾斜前述攝像元件時各像素沿水平方向的位置偏移量，對藉由前述攝像手段攝得的圖像進行補正。
  4. 如請求項1之三維測量裝置，其中藉由前述移動手段，令前述照射手段及前述攝像手段與前述被測量物沿預定方向相對往復移動；在其去程，執行前述被測量物上的預定區域的以前述測量手段進行的測量；在其回程，執行該預定區域的以前述調整手段進行的調整、及於前述預定的光下的攝像。
  5. 如請求項2之三維測量裝置，其中藉由前述移動手段，令前述照射手段及前述攝像手段與前述被測量物沿預定方向相對往復移動；在其去程，執行前述被測量物上的預定區域的以前述測量手段進行的測量；在其回程，執行該預定區域的以前述調整手段進行的調整、及於前述預定的光下的攝像。
  6. 如請求項3之三維測量裝置，其中藉由前述移動手段，令前述照射手段及前述攝像手段與前述被測量物沿預定方向相對往復移動；在其去程，執行前述被測量物上的預定區域的以前述測量手段進行的測量；在其回程，執行該預定區域的以前述調整手段進行的調整、及於前述預定的光下的攝像。
  7. 如請求項1至6中任一項之三維測量裝置，其中前述被測量物乃係印刷有銲膏的印刷基板或形成有銲料凸塊的晶圓基板。
TW105130280A 2016-02-12 2016-09-20 Three-dimensional measuring device TWI622754B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016024318A JP6189984B2 (ja) 2016-02-12 2016-02-12 三次元計測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201741620A TW201741620A (zh) 2017-12-01
TWI622754B true TWI622754B (zh) 2018-05-01

Family

ID=59563745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105130280A TWI622754B (zh) 2016-02-12 2016-09-20 Three-dimensional measuring device

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10563977B2 (zh)
JP (1) JP6189984B2 (zh)
CN (1) CN108700409B (zh)
DE (1) DE112016006406T5 (zh)
TW (1) TWI622754B (zh)
WO (1) WO2017138178A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6306230B1 (ja) * 2017-02-09 2018-04-04 Ckd株式会社 半田印刷検査装置、半田印刷検査方法、及び、基板の製造方法
JP7081941B2 (ja) * 2017-03-03 2022-06-07 Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法
CN107944422B (zh) * 2017-12-08 2020-05-12 业成科技（成都）有限公司 三维摄像装置、三维摄像方法及人脸识别方法
JP6715872B2 (ja) * 2018-02-21 2020-07-01 株式会社東光高岳 基板形状計測装置
IL264937B (en) * 2018-02-25 2022-09-01 Orbotech Ltd Range differences for self-focusing in optical imaging systems
JP7181292B2 (ja) * 2018-06-26 2022-11-30 株式会社Fuji 平坦度取得システムおよび実装機
US20210348918A1 (en) * 2018-09-27 2021-11-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Three-dimensional measuring device
JP7257162B2 (ja) * 2019-02-08 2023-04-13 株式会社キーエンス 検査装置
US11375124B2 (en) * 2019-02-25 2022-06-28 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Optical measurement equipment and method for measuring warpage of a workpiece
JP7000380B2 (ja) * 2019-05-29 2022-01-19 Ckd株式会社 三次元計測装置及び三次元計測方法
US11260678B2 (en) * 2019-06-26 2022-03-01 Xerox Corporation Print substrate optical motion sensing and dot clock generation
CN112109073B (zh) * 2019-08-30 2022-10-04 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种机器人离线程序的修正装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014178233A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Azbil Corp 形状測定装置及び形状測定方法
JP2014222292A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 株式会社ブイ・テクノロジー 露光装置
TWI507659B (zh) * 2012-02-03 2015-11-11 Takaoka Toko Co Ltd 三維形狀測量裝置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60242306A (ja) * 1984-05-16 1985-12-02 Hitachi Metals Ltd 微小寸法測定装置
SG73563A1 (en) * 1998-11-30 2000-06-20 Rahmonic Resources Pte Ltd Apparatus and method to measure three-dimensional data
US6614539B1 (en) * 1999-05-11 2003-09-02 Minolta Co., Ltd. Telecentric optical system
JP2002350359A (ja) * 2001-05-28 2002-12-04 Nikon Corp 欠陥検査装置
KR100615576B1 (ko) * 2003-02-06 2006-08-25 주식회사 고영테크놀러지 3차원형상 측정장치
JP2006234553A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 外観検査装置および外観検査方法
US7471381B2 (en) * 2006-05-23 2008-12-30 Agency For Science, Technology And Research Method and apparatus for bump inspection
WO2008126647A1 (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Nikon Corporation 形状測定装置及び形状測定方法
JP2010164350A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Ckd Corp 三次元計測装置
KR101158323B1 (ko) * 2010-10-14 2012-06-26 주식회사 고영테크놀러지 기판 검사방법
JP5430612B2 (ja) * 2011-05-31 2014-03-05 Ｃｋｄ株式会社 三次元計測装置
JP5716826B2 (ja) * 2011-06-20 2015-05-13 株式会社安川電機 ３次元形状計測装置およびロボットシステム
JP6020593B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-02 株式会社ニコン 形状測定装置、構造物製造システム、ステージシステム、形状測定方法、構造物製造方法、プログラムを記録した記録媒体
US9740190B2 (en) * 2014-10-09 2017-08-22 Mitutoyo Corporation Method for programming a three-dimensional workpiece scan path for a metrology system
WO2016084194A1 (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 株式会社東京精密 形状測定装置
JP6027220B1 (ja) * 2015-12-22 2016-11-16 Ckd株式会社 三次元計測装置
MY196634A (en) * 2016-02-01 2023-04-25 Kla Tencor Corp Method and System for Optical Three-Dimensional Topography Measurement
JP7143057B2 (ja) * 2016-12-28 2022-09-28 株式会社キーエンス 三次元測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI507659B (zh) * 2012-02-03 2015-11-11 Takaoka Toko Co Ltd 三維形狀測量裝置
JP2014178233A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Azbil Corp 形状測定装置及び形状測定方法
JP2014222292A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 株式会社ブイ・テクノロジー 露光装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017142188A (ja) 2017-08-17
CN108700409B (zh) 2021-07-27
WO2017138178A1 (ja) 2017-08-17
CN108700409A (zh) 2018-10-23
TW201741620A (zh) 2017-12-01
JP6189984B2 (ja) 2017-08-30
US20190025048A1 (en) 2019-01-24
DE112016006406T5 (de) 2018-11-15
US10563977B2 (en) 2020-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI622754B (zh) Three-dimensional measuring device
KR101527525B1 (ko) 삼차원 계측 장치
JP3878033B2 (ja) 三次元計測装置
JP5640025B2 (ja) 三次元計測装置
US20100177192A1 (en) Three-dimensional measuring device
KR101659302B1 (ko) 3차원 형상 측정장치
KR101492778B1 (ko) 연속 주사형 계측 장치
WO2020065850A1 (ja) ３次元測定装置
JP5765651B2 (ja) ３次元測定装置
JP2017116303A (ja) 三次元計測装置
JP6097389B2 (ja) 検査装置および検査方法
JP7000380B2 (ja) 三次元計測装置及び三次元計測方法
TWI481814B (zh) 三維測定裝置
JP2001349710A (ja) 三次元計測装置
WO2016203668A1 (ja) 三次元計測装置
JP6062523B1 (ja) 三次元計測装置
JP7122456B2 (ja) 計測装置および表面実装機
JP2002081924A (ja) 三次元計測装置
JP4760072B2 (ja) Ｘ線検査装置及びｘ線検査方法
JP2020091203A (ja) 投影装置及び三次元計測装置
JP2017181270A (ja) 検査方法及び検査装置
JP2013157360A (ja) 実装基板生産装置および実装基板生産方法
JP2001201317A (ja) 高さ測定装置